Tiny rtc i2c подключение arduino. Подключение часов реального времени ds1302 к Arduino. Считывание показаний времени с DS1307

Сегодня мы попробуем с помощью библиотеки HAL поработать с шиной I2C .

Заранее определимся, что по данной шине мы подключим микросхему часов реального времени DS3231 .

Сначала немного поговорим о самой шине I2C.

По данной шине я очень много рассказывал в серии частей по МК AVR , поэтому здесь будем знакомиться более коротко, чтобы не повторяться.

Шина I2C — это шина, управляемая по двум проводам и по определённому протоколу.

Первый провод — SDA (Serial DAta)) , а второй — SCL (Serial CLock) . Данные в основном передаются по проводу SDA. Второй провод в основном для тактирования,

Передача всегда начинается с формирования ведущим устройством условия СТАРТ на данной шине. Оно формируется формированием отрицательного фронта на шине SDA, а затем отрицательного фронта на шине SCL

В конце любой полной посылки генерируеся условие СТОП , которое, наоборот, сначала требует положительного фронта на SCL, а затем на SDA.

На шину I2C можно теоретически навешать до 127 устойств за счёт того, что у каждого устройства существует свой 7-битный адрес, который после условия СТОП Мастер (ведущий) передает в шину. И на этот адрес уже откликается только то SLAVE (ведомое) устройство, адрес которого был передан. После адреса передаётся бит. определяющий каким именно образом мы собираемся общаться с ведомым устройством, то есть читать данные мы с него будем или в него писать. Дальше уже Мастер ждёт подтверждение от ведомого, ведомый должен опустить шину SDA на низкий уровень, и, если это передача, то начинает соответствующим образом данные передавать, а если приём, то принимать.

Как именно и в каком порядке побайтно и побитно осуществляется приём и передача, мы, как правило, смотрим уже в технической документации на устройство, которое мы подключаем. Там могут быть ещё адреса ячеек памяти и регистров, они могут быть 16 и 8 битные и много ещё чего.

Также стоит упомянуть о том, что провода данной шины, можно сказать, висят в воздухе, так как используется открытый коллектор, и их, поэтому, необходимо подтянуть к шине питания через резистор сопротивлением 4,7 — 10 килоом. Также можно это сделать и программно. Причем данного номинала мы должны придерживаться не на каждом устройстве, если их несколько, а на всей шине. То есть, если мы подключили 10 устройств с разными адресами, то подтягивающие резисторы мы оставим только на одном из них, а на остальных придётся их выпаять, чтобы они не параллелились.

Преждем чем перейти именно к разбору микросхемы 3231, мы ещё должны знать, как именно организована шина I2C на нашем контроллере.

Во первых, частота передачи данных или битрейт поддерживается контроллером 100 кГц и 400 кГц. Какую именно выбирать, мы уже решаем исходя из возможностей подключаемого девайза и из наших требований к передаче данных.

Ну и конечно же стоит подчеркнуть, что шина I2C организована само собой у нашего контроллера STM32F4 аппаратно, причём их там несколько.

Вот блок-схема

Здесь мы видим наши провода SDA и SCL, также существуют регистры, которые мы настраиваем для работы, регистр данных, адресный регистр, также регистр двойного адреса, который поддерживает уже 16-битный адрес, два управляющих регистра — CR1 и CR2, регистры статуса — SR1 и SR2, а также регистр, задающий частоту передачи данных или скорость.

Но, так как мы собрались использовать библиотеку HAL, то нам не придется париться по поводу программирования битов данных регистров и когда именно заносить в регистр адреса и данных те самые данные, и данное бремя библиотека HAL обещает взять на себя.

Поэтому нам необходимо и достаточно лишь только знать, какие именно функции нам и как использовать из этой самой библиотеки.

Поэтому откроем руководство пользователя именно библиотеки HAL и найдём необходимые нам функции, все они нам не нужны. Их ведь очень и очень много. Разберём только те, которые мы будем использовать в нашем заниятии. Остальные будем разбирать в других уроках, а может вообще не будем разбирать, а будем только пользоваться.

Тем более нам нет смысла рассматривать функции инициализации и деинициализации, так как этим всем занимается кодогенератор Cube MX и, как показала практика, вполне справляется.

А функции, которые нам потребуются в сегодняшнем занятии, мы разберём по мере их написания в коде.

Теперь, собственно, микросхема DS3231. Данная микросхема — это часы реального времени, разработанные компанией Dallas , как я считаю, являющейся самой распространённой у пользователей подобных микросхем.

Данные часы реального времени работают подобно предшественнику DS1307, только очень сильно усовершенствованы. Кварцевый резонатор уже находится внутри и поэтому мы уже его не припаиваем, также здесь реализована очень хорошая термокомпенсация, поэтому точность данных часов просто удивляет. Хотя и есть здесь ещё регистр для поправки хода, но я им никогда не пользовался, так как и без него микросхема обеспечивает прекрасную точность хода.

Питается данная микросхема с успехом как от 3 вольт, так и от 5 вольт, поэтому здесь бояться нечего.

Ну и так же как и все современные RTC, у данной микросхемы очень хорошо организована энергонезависимость от внешних источников. Для этого есть два контакта для подключения резервной литиевой батареи на 3,7 вольт, которая обеспечивает продолжение хода часов при отключении питания. Малое энергопотребление в режиме питания от баттареи обеспечивается тем, что почти весь фукнционал кроме хода часов не работает.

Скорость обмена данными поддерживается данной микросхемой и 100 кГц и 400 кГц.

Теперь про регистры микросхемы. Это о том, что именно может хранить в себе данная микросхема

Вот их сколько, этих регистров.

00h — секунды. Секунды хранятся в двоично-десятичном виде. То есть в младших 4 битах хранятся единицы секунд, а в более старших трёх — десятки.

01h — минуты. Хранятся аналогично.

02h — более универсальный регистр. Здесь хранятся часы. В четырех младших битах — единицы чаов, в следующих более старших двух — десятки, в следующем 6 бите — флаг того, после полудня сейчас время или до полудня, в 7 бите — режим хранения — 12- часовой или 24-часовой.

03h — день недели. Хранится в младших 3 битах, остальные биты не используются.

04h — здесь хранится день месяца, также в двоично-десятичном формате. В четыреё малдших битах — единицы, в двух следующих постарше — десятки, следующий бит не используется.

05h — номер месяца в году — хранится в двоично-десятичном формате точно также, как и часы. Самый последний бит автоматически установится, когда закончатся последние сутки века и начнётся следующий век. Смех да и только. Я думаю в нём можно хранить единицу, она будет говорить о том что у нас на дворе 21 век.

06h — номер года, причём не полный четырёхзначный, а только двузначный. В младших четырех битах — единицы, в старших — десятки. А какой век подразумевать, можно хранить в 7 бите месяца.

Вот этими семью регистрами мы и будем пользоваться. Дальше идут регистры будильников, а последние два регистра — это температура, измеряемая на термодатчике, который установлен в микросхему. По идее, можно данным регистром воспользоваться, чтобы выводить показания температуры, хотя это и температура микросхемы. Но термокомпенсация так устроена, что если вдруг микросхема начнет греться, то в ней начнут работать технологии, предотвращающие это, и она остынет. Я пробовал считывать данный регистр, и. в принципе это была температура окружающего воздуха.

Также существуют ещё два регистра управления и статусов. В рамках данного занятия мы ими пользоваться не будем, но техническую документацию на микросхему я прикреплю на странице внизу и вы, скачав её, можете почитать и воспользоваться битами данных регистров.

Теперь, собственно, передача данных:

Это передача данных.

Сначала СТАРТ, затем 7-битный адрес, затем 0, который означает, что мы будем писать в данную микросхему, затем бит подтверждение, затем адрес регистра, которые мы рассмотрели только что выше, опять подтверждение, зтем сами данные, причем можно передавать сразу несколько. Подтверждения ждём после каждого переданного байта, а в конце условие СТОП. Так что мы спокойно можем при установке времени, передать сразу байты всех семи регистров, передав перед этим байт самого первого из них, то есть 0x00.

Теперь чтение

Вообще, это документация для самого ведущего устройства, у ведомого немного не так.

Перед тем как воспользоваться этой диаграммой, мы сначала делаем СТАРТ, затем адрес устройства, затем бит записи, именно записи, затем адрес регистра, затем повторный СТАРТ, затем опять адрес устройсва, затем бит чтения или 1, затем уже ждём данные с подтверждениями, а чёрточка над буквой A после последнего принятого байта означает, что мы подтверждения не ждем или ждём условия «Нет подтверждения», то есть шина SDA установится в высокое состояние и в конце СТОП.

Вот так. Конечно библиотека HAL лишит нас удовольствия поиграться с данными алгоритмами приема и передачи, так как она это будет делать сама. Но, я думаю, мы уже наигрались с этим в уроках по AVR и с микросхемой EEPROM и с микросхемой DS1307.

Вот типовая схема подключения данной микросхемы к контроллеру

Здесь мы видим, что восемь ножем соединяются с корпусом, также есть ножки SDA и SCL, ножки питания VCC и GND, RST для перезагрузки микросхемы, мы данной ножкой не пользуемся. Ещё есть ножка для подключения батарейки VBAT, выход SQW для того, чтобы мы могли брать импульсы определенной частоты с данной микросхемы для какой-нибудь синхронизации, мы эту ножку как правила используем для мигания двоеточия. Также частотой на данной ножке можно управлять определенными битами в определенном регистре. А также ещё выход 32 кГц.

Чуть не забыли про адрес, по которому бы обязаны будем обращаться к устройству. Не зная его, мы не сможем общаться с микросхемой, так как она нам просто не ответит

Адрес у нас получается 0b1101000 . Соответственно, в функциях мы его будем использовать в сдвинутом на 1 бит влево состоянии, то есть сразу с прицепленным нулём. означающим запись, причем в функциях. предназначенных для чтения мы также будем использовать бит 0, а функция там сама всё как надо сдвинет, так уж они устроены, эти функции HAL. То есть адрес у нас будет 0xD0 .

Вот схема подключения (нажмите на картинку для увеличения изображения)

Здесь несколько другая микросхема, но подключение ничем не отличается. Просто не нашел я именно такую микросхему в программе-редакторе электронных схем.

Также ещё скажу, что у меня не просто микросхема, а именно готовый модуль, причем сразу с батарейкой и со всеми выведенными наружу контактами, ссылка на продавца есть под видеоверсией урока в описании.

Модуль выглядит вот так

Точно также как и раньше проект создаем из предыдущего. Новый проект называется MYDS3231

Запускаем его в Cube. Включаем там шину I2C1 вот таким вот образом

Мы также увидим справа в виртуальном контроллере. что у нас появились задействованные ножки портов

Купил я на Aliexpress плату Tiny RTC I2C Modules за 30 рублей.

Очень полезным девайсом оказалась плата Tiny RTC I2C Modules. Как только представлю картину с подключением на макетной плате двух микросхем с обвязкой, то становится немного не по себе от количества ненадежных соединений. Плату Tiny RTC I2C Modules очень удобно использовать для работы с микросхемой ds1307Z часов реального времени с последовательным интерфейсом I2C, микросхемой памяти 24С32 с последовательным интерфейсом I2C, возможностью установить датчик температуры ds18b20. Так же можно получить точные прямоугольные импульсы c 7-го вывода микросхемы ds1307Z, на разъёме он отмечен буквами SQ. На схеме платы Tiny RTC I2C Modules трудно увидеть, что седьмой вывод микросхемы ds1307Z соединен с седьмым контактом разъёма Р1.
Схема платы Tiny RTC I2C Modules:

Перед покупкой я поискал информацию в сети интернет. Узнал, что плата изготовлялась для работы литиевым аккумулятором, который трудно купить. Покупатели платы Tiny RTC I2C Modules устанавливали в плату вместо аккумулятора литиевую батарею, и плата работала неправильно. Микросхема потребляет очень мало энергии, поэтому плату вполне можно использовать с литиевой батареей. Для этого надо выпаять с платы Tiny RTC I2C Modules следующие радиодетали: диод D1, резистор R4, а в место R6 запаять перемычку. Я удалил еще и резистор R7, ознакомившись с типовой схемой включения микросхемы ds1307.

Типовая схема включения микросхемы ds1307:

Подробнее о доработке платы Tiny RTC I2C Modules вы можете узнать из видео, записанного и опубликованного в сети товарищем Алексеем Букреевым.
Даташит на микросхему ds1307:
Я соединил плату Arduino Pro Mini с платой Tiny RTC I2C Modules и плату Arduino Pro Mini с платой USB serial adapter CH340G.

Запускаем код для определения адресов микросхем ds1307 и 24С32. Код опубликован на странице:
http://adatum.ru/skaner-shiny-i2c-dlya-arduino.html
Сам код:
#include String stringOne; void setup() { Wire.begin(); Serial.begin(9600); while (!Serial); } void loop() { byte error, address; int nDevices; Serial.println("Scanning..."); nDevices = 0; for(address = 1; address < 127; address++) { Wire.beginTransmission(address); error = Wire.endTransmission(); if (error == 0) { String stringOne = String(address, HEX); Serial.print("0x"); Serial.print(stringOne); Serial.print(" - "); if(stringOne=="0A") Serial.println(""Motor Driver""); if(stringOne=="0F") Serial.println(""Motor Driver""); if(stringOne=="1D") Serial.println(""ADXL345 Input 3-Axis Digital Accelerometer""); if(stringOne=="1E") Serial.println(""HMC5883 3-Axis Digital Compass""); if(stringOne=="5A") Serial.println(""Touch Sensor""); if(stringOne=="5B") Serial.println(""Touch Sensor""); if(stringOne=="5C") Serial.println(""BH1750FVI digital Light Sensor" OR "Touch Sensor"); if(stringOne=="5D") Serial.println(""Touch Sensor""); if(stringOne=="20") Serial.println(""PCF8574 8-Bit I/O Expander" OR "LCM1602 LCD Adapter" "); if(stringOne=="21") Serial.println(""PCF8574 8-Bit I/O Expander""); if(stringOne=="22") Serial.println(""PCF8574 8-Bit I/O Expander""); if(stringOne=="23") Serial.println(""PCF8574 8-Bit I/O Expander" OR "BH1750FVI digital Light Sensor""); if(stringOne=="24") Serial.println(""PCF8574 8-Bit I/O Expander""); if(stringOne=="25") Serial.println(""PCF8574 8-Bit I/O Expander""); if(stringOne=="26") Serial.println(""PCF8574 8-Bit I/O Expander""); if(stringOne=="27") Serial.println(""PCF8574 8-Bit I/O Expander" OR "LCM1602 LCD Adapter ""); if(stringOne=="39") Serial.println(""TSL2561 Ambient Light Sensor""); if(stringOne=="40") Serial.println(""BMP180 barometric pressure sensor""); if(stringOne=="48") Serial.println(""ADS1115 Module 16-Bit""); if(stringOne=="49") Serial.println(""ADS1115 Module 16-Bit" OR "SPI-to-UART""); if(stringOne=="4A") Serial.println(""ADS1115 Module 16-Bit""); if(stringOne=="4B") Serial.println(""ADS1115 Module 16-Bit""); if(stringOne=="50") Serial.println(""AT24C32 EEPROM""); if(stringOne=="53") Serial.println(""ADXL345 Input 3-Axis Digital Accelerometer""); if(stringOne=="68") Serial.println(""DS3231 real-time clock""); if(stringOne=="7A") Serial.println(""LCD OLED 128x64""); if(stringOne=="76") Serial.println(""BMP280 barometric pressure sensor""); if(stringOne=="77") Serial.println(""BMP180 barometric pressure sensor" OR "BMP280 barometric pressure sensor""); if(stringOne=="78") Serial.println(""LCD OLED 128x64""); nDevices++; } else if (error==4) { Serial.print("Unknow error at address 0x"); if (address<16) Serial.print("0"); Serial.println(address,HEX); } } if (nDevices == 0) Serial.println("No I2C devices found\n"); else Serial.println("done\n"); delay(5000); }

После запуска Arduino IDE, выбора модели платы arduino, установки последовательного порта (com31 у меня), а скопировал выше - расположенный код в окно с заменой текста. Запустил компиляцию, при этом Arduino IDE попросит сохранить папку скетча. Нажимаем на сохранение, и Arduino IDE выполнит компиляцию. Запишем программу в плату arduino и в мониторе последовательного порта увидим следующее:

Итак, мы убедились в правильности подключения плат.
Теперь для работы с микросхемой реального времени (ds1307) надо установить библиотеку «Универсальная библиотека iarduino_RTC.zip»
Файл: Универсальная библиотека iarduino_RTC.zip:
После установки библиотеки и перезагрузки Arduino IDE запускаем пример gettime:

LCD дисплей – частый гость в проектах ардуино. Но в сложных схемах у нас может возникнуть проблема недостатка портов Arduino из-за необходимости подключить экран, у которого очень очень много контактов. Выходом в этой ситуации может стать I2C /IIC переходник, который подключает практически стандартный для Arduino экран 1602 к платам Uno, Nano или Mega всего лишь при помощи 4 пинов. В этой статье мы посмотрим, как можно подключить LCD экран с интерфейсом I2C, какие можно использовать библиотеки, напишем короткий скетч-пример и разберем типовые ошибки.

Жидкокристаллический дисплей (Liquid Crystal Display) LCD 1602 является хорошим выбором для вывода строк символов в различных проектах. Он стоит недорого, есть различные модификации с разными цветами подсветки, вы можете легко скачать готовые библиотеки для скетчей Ардуино. Но самым главным недостатком этого экрана является тот факт, что дисплей имеет 16 цифровых выводов, из которых обязательными являются минимум 6. Поэтому использование этого LCD экрана без i2c добавляет серьезные ограничения для плат Arduino Uno или Nano. Если контактов не хватает, то вам придется покупать плату Arduino Mega или же сэкономить контакты, в том числе за счет подключения дисплея через i2c.

Краткое описание пинов LCD 1602

Давайте посмотрим на выводы LCD1602 повнимательней:

Каждый из выводов имеет свое назначение:

Земля GND;
Питание 5 В;
Установка контрастности монитора;
Команда, данные;
Записывание и чтение данных;
Enable;

7-14. Линии данных;

Плюс подсветки;
Минус подсветки.

Технические характеристики дисплея:

Символьный тип отображения, есть возможность загрузки символов;
Светодиодная подсветка;
Контроллер HD44780;
Напряжение питания 5В;
Формат 16х2 символов;
Диапазон рабочих температур от -20С до +70С, диапазон температур хранения от -30С до +80 С;
Угол обзора 180 градусов.

Схема подключения LCD к плате Ардуино без i2C

Стандартная схема присоединения монитора напрямую к микроконтроллеру Ардуино без I2C выглядит следующим образом.

Из-за большого количества подключаемых контактов может не хватить места для присоединения нужных элементов. Использование I2C уменьшает количество проводов до 4, а занятых пинов до 2.

Где купить LCD экраны и шилды для ардуино

LCD экран 1602 (и вариант 2004) довольно популярен, поэтому вы без проблем сможете найти его как в отечественных интернет-магазинах, так и на зарубежных площадках. Приведем несколько ссылок на наиболее доступные варианты:

Модуль LCD1602+I2C с синим экраном, совместим с Arduino	Простой дисплей LCD1602 (зеленая подсветка) дешевле 80 рублей	Большой экран LCD2004 с I2C HD44780 для ардуино (синяя и зеленая подсветка)
Дисплей 1602 с IIC адаптером и синей подсветкой	Еще один вариант LCD1602 со впаянным I2C модулем	Модуль адаптера Port IIC/I2C/TWI/SPI для экрана 1602, совместим с Ардуино
Дисплей с RGB-подсветкой! LCD 16×2 + keypad +Buzzer Shield for Arduino	Шилд для Ардуино с кнопками и экраном LCD1602 LCD 1602	LCD дисплей для 3D принтера (Smart Controller for RAMPS 1.4, Text LCD 20×4), модулем кардридера SD и MicroSD-

Описание протокола I2C

Прежде чем обсуждать подключение дисплея к ардуино через i2c-переходник, давайте вкратце поговорим о самом протоколе i2C.

I2C / IIC (Inter-Integrated Circuit) – это протокол, изначально создававшийся для связи интегральных микросхем внутри электронного устройства. Разработка принадлежит фирме Philips. В основе i2c протокола является использование 8-битной шины, которая нужна для связи блоков в управляющей электронике, и системе адресации, благодаря которой можно общаться по одним и тем же проводам с несколькими устройствами. Мы просто передаем данные то одному, то другому устройству, добавляя к пакетам данных идентификатор нужного элемента.

Самая простая схема I2C может содержать одно ведущее устройство (чаще всего это микроконтроллер Ардуино) и несколько ведомых (например, дисплей LCD). Каждое устройство имеет адрес в диапазоне от 7 до 127. Двух устройств с одинаковым адресом в одной схеме быть не должно.

Плата Arduino поддерживает i2c на аппаратном уровне. Вы можете использовать пины A4 и A5 для подключения устройств по данному протоколу.

В работе I2C можно выделить несколько преимуществ:

Для работы требуется всего 2 линии – SDA (линия данных) и SCL (линия синхронизации).
Подключение большого количества ведущих приборов.
Уменьшение времени разработки.
Для управления всем набором устройств требуется только один микроконтроллер.
Возможное число подключаемых микросхем к одной шине ограничивается только предельной емкостью.
Высокая степень сохранности данных из-за специального фильтра подавляющего всплески, встроенного в схемы.
Простая процедура диагностики возникающих сбоев, быстрая отладка неисправностей.
Шина уже интегрирована в саму Arduino, поэтому не нужно разрабатывать дополнительно шинный интерфейс.

Недостатки:

Существует емкостное ограничение на линии – 400 пФ.
Трудное программирование контроллера I2C, если на шине имеется несколько различных устройств.
При большом количестве устройств возникает трудности локализации сбоя, если одно из них ошибочно устанавливает состояние низкого уровня.

Модуль i2c для LCD 1602 Arduino

Самый быстрый и удобный способ использования i2c дисплея в ардуино – это покупка готового экрана со встроенной поддержкой протокола. Но таких экранов не очень много истоят они не дешево. А вот разнообразных стандартных экранов выпущено уже огромное количество. Поэтому самым доступным и популярным сегодня вариантом является покупка и использование отдельного I2C модуля – переходника, который выглядит вот так:

С одной стороны модуля мы видим выводы i2c – земля, питание и 2 для передачи данных. С другой переходника видим разъемы внешнего питания. И, естественно, на плате есть множество ножек, с помощью которых модуль припаивается к стандартным выводам экрана.

Для подключения к плате ардуино используются i2c выходы. Если нужно, подключаем внешнее питание для подстветки. С помощью встроенного подстроечного резистора мы можем настроить настраиваемые значения контрастности J

На рынке можно встретить LCD 1602 модули с уже припаянными переходниками, их использование максимально упощено. Если вы купили отдельный переходник, нужно будет предварительно припаять его к модулю.

Подключение ЖК экрана к Ардуино по I2C

Для подключения необходимы сама плата Ардуино, дисплей, макетная плата, соединительные провода и потенциометр.

Если вы используете специальный отдельный i2c переходник, то нужно сначала припаять его к модулю экрана. Ошибиться там трудно, можете руководствоваться такой схемой.

Жидкокристаллический монитор с поддержкой i2c подключается к плате при помощи четырех проводов – два провода для данных, два провода для питания.

Вывод GND подключается к GND на плате.
Вывод VCC – на 5V.
SCL подключается к пину A5.
SDA подключается к пину A.

И это все! Никаких паутин проводов, в которых очень легко запутаться. При этом всю сложность реализации i2C протокола мы можем просто доверить библиотекам.

Библиотеки для работы с i2c LCD дисплеем

Для взаимодействие Arduino c LCD 1602 по шине I2C вам потребуются как минимум две библиотеки:

Библиотека Wire.h для работы с I2C уже имеется в стандартной программе Arduino IDE.
Библиотека LiquidCrystal_I2C.h, которая включает в себя большое разнообразие команд для управления монитором по шине I2C и позволяет сделать скетч проще и короче. Нужно дополнительно установить библиотеку После подключения дисплея нужно дополнительно установить библиотеку LiquidCrystal_I2C.h

После подключения к скетчу всех необходимых библиотек мы создаем объект и можем использовать все его функции. Для тестирования давайте загрузим следующий стандартный скетч из примера.

#include #include // Подключение библиотеки //#include // Подключение альтернативной библиотеки LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,16,2); // Указываем I2C адрес (наиболее распространенное значение), а также параметры экрана (в случае LCD 1602 - 2 строки по 16 символов в каждой //LiquidCrystal_PCF8574 lcd(0x27); // Вариант для библиотеки PCF8574 void setup() { lcd.init(); // Инициализация дисплея lcd.backlight(); // Подключение подсветки lcd.setCursor(0,0); // Установка курсора в начало первой строки lcd.print("Hello"); // Набор текста на первой строке lcd.setCursor(0,1); // Установка курсора в начало второй строки lcd.print("ArduinoMaster"); // Набор текста на второй строке } void loop() { }

Описание функций и методов библиотеки LiquidCrystal_I2C:

home() и clear() – первая функция позволяет вернуть курсор в начало экрана, вторая тоже, но при этом удаляет все, что было на мониторе до этого.
write(ch) – позволяет вывести одиночный символ ch на экран.
cursor() и noCursor() – показывает/скрывает курсор на экране.
blink() и noBlink() – курсор мигает/не мигает (если до этого было включено его отображение).
display() и noDisplay() – позволяет подключить/отключить дисплей.
scrollDisplayLeft() и scrollDisplayRight() – прокручивает экран на один знак влево/вправо.
autoscroll() и noAutoscroll() – позволяет включить/выключить режим автопрокручивания. В этом режиме каждый новый символ записывается в одном и том же месте, вытесняя ранее написанное на экране.
leftToRight() и rightToLeft() – Установка направление выводимого текста – слева направо или справа налево.
createChar(ch, bitmap) – создает символ с кодом ch (0 – 7), используя массив битовых масок bitmap для создания черных и белых точек.

Альтернативная библиотека для работы с i2c дисплеем

В некоторых случаях при использовании указанной библиотеки с устройствами, оснащенными контроллерами PCF8574 могут возникать ошибки. В этом случае в качестве альтернативы можно предложить библиотеку LiquidCrystal_PCF8574.h. Она расширяет LiquidCrystal_I2C, поэтому проблем с ее использованием быть не должно.

Проблемы подключения i2c lcd дисплея

Если после загрузки скетча у вас не появилось никакой надписи на дисплее, попробуйте выполнить следующие действия.

Во-первых, можно увеличить или уменьшить контрастность монитора. Часто символы просто не видны из-за режима контрастности и подсветки.

Если это не помогло, то проверьте правильность подключения контактов, подключено ли питание подсветки. Если вы использовали отдельный i2c переходник, то проверьте еще раз качество пайки контактов.

Другой часто встречающейся причиной отсутствия текста на экране может стать неправильный i2c адрес. Попробуйте сперва поменять в скетче адрес устройства с 0x27 0x20 или на 0x3F. У разных производителей могут быть зашиты разные адреса по умолчанию. Если и это не помогло, можете запустить скетч i2c сканера, который просматривает все подключенные устройства и определяет их адрес методом перебора. Пример скетча i2c сканера .

Если экран все еще останется нерабочим, попробуйте отпаять переходник и подключить LCD обычным образом.

Заключение

В этой статье мы рассмотрели основные вопросы использования LCD экрана в сложных проектах ардуино, когда нам нужно экономить свободные пины на плате. Простой и недорогой переходник i2c позволит подключить LCD экран 1602, занимая всего 2 аналоговых пина. Во многих ситуациях это может быть очень важным. Плата за удобство – необходимость в использовании дополнительного модуля – конвертера и библиотеки. На наш взгляд, совсем не высокая цена за удобство и мы крайне рекомендуем использовать эту возможность в проектах.

DS1307 это небольшой модуль, предназначенный для подсчета времени. Собранный на базе микросхемы DS1307ZN с реализацией питания от литиевой батарейки (LIR2032), что позволяет работать автономно в течение длительного времени. Также на модуле, установлена энергонезависимая память EEPROM объемом 32 Кбайт (AT24C32). Микросхема AT24C32 и DS1307ZN связаны обшей шиной интерфейсом I2C.

Технические параметры

Напряжение питания: 5В
Рабочая температура: – 40℃ … + 85℃
Память: 56 байт (энергонезависимая)
Батарейка: LIR2032 (автоматическое определение источника питания)
Интерфейса: I2C
Габариты: 28мм х 25мм х 8 мм

Общие сведения

Использовании модуля DS1307 зачастую очень оправдано, например, когда данные считываются редко, интервалом более недели, использовать собственные ресурсы контроллера, неоправданно или невозможно. Обеспечивание бесперебойное питание, например платы Arduino, на длительный срок дорого, даже при использовании батареи.
Благодаря собственной памяти и автономностью, можно регистрировать события, (при автономном питании) например изменение температуры и так далее, данные сохраняются в памяти их можно считать из памяти модуля. Так что модуль DS1307 часто используют, когда контроллерам Arduino необходимо знать точное время, для запуска какого то события и так далее.

Обмен данными с другими устройствами осуществляется по интерфейсу I2C с выводов SCL и SDA. Конденсаторы С1 и С2 необходимы для снижения помех по линию питания. Чтобы обеспечить надлежащего уровня сигналов SCL и SDA установлены резисторы R2 и R3 (подтянуты к питанию). Для проверки работоспособности модуля, на вывод 7 микросхему DS1307Z, подается сигнал SQ, прямоугольной формы с частотой 1 Гц. Элементы R4, R5, R6, VD1 необходимы для подзарядку литиевой батарейки. Так же, на плате предусмотрено посадочное место (U1), для установки датчика температуры DS18B20 (при необходимости можно впаять его), считывать показания, можно с вывода DS, который подтянут к пиатнию, через резистор R1 сопротивлением 3.3 кОм. Принципиальную схему и назначение контактов можно посмотреть на рисунках ниже.

На плате расположено две группы контактов, шагом 2.54 мм, для удобного подключения к макетной плате, буду использовать штырьевые разъемы, их необходимо впаять.

Первая группа контактов:
DS: вывод DS18B20 (1-wire)

VCC: «+» питание модуля
GND: «-» питание модуля

Вторая группа контактов:
SQ: вход 1 МГц
DS: вывод DS18B20 (1-wire)
SCL: линия тактирования (Serial CLock)
SDA: линия данных (Serial Dфta)
VCC: «+» питание модуля
GND:«-» питание модуля
BAT:

Подзарядка батареи
Как описывал ваше модуль может заряжать батарею, реализовано это, с помощью компонентов R4, R5, R6 и диода D1. Но, данная схема имеет недостаток, через резистор R4 и R6 происходит разряд батареи (как подметил пользователь ALEXEY, совсем не большой). Так как модуль потребляем незначительный ток, можно удалить цепь питания, для этого убираем R4, R5, R6 и VD1, вместо R6 поставим перемычку (после удаления компонентов, можно использовать обычную батарейку CR2032).

Подключение DS1307 к Arduino

Необходимые детали:
Arduino UNO R3 x 1 шт.
Провод DuPont, 2,54 мм, 20 см x 1 шт.
Кабель USB 2.0 A-B x 1 шт.
Часы реального времени RTC DS1307 x 1 шт.

Подключение:
Для подключения часы реального времени DS1307, необходимо впаять впаять штыревые разъемы в первую группу контактов. Далее, подключаем провода SCL (DS1307) к выводу 4 (Arduino UNO) и SDA (DS1307) к выводу 5 (Arduino UNO), осталось подключить питания VCC к +5V и GND к GND. Кстати, в различных платах Arduino вывода интерфейса I2C отличаются, назначение каждого можно посмотреть ниже.

Установка времени DS1307
Первым делом, необходимо скачать и установить библиотеку «DS1307RTC» и «TimeLib» в среду разработки IDE Arduino, далее необходимо настроить время, открываем пример из библиотеки DS1307RTC «Файл» —> «Примеры» —> «DS1307RTC» —> «SetTime» или копируем код снизу.

// Подключаем библиотеку DS1307RTC const char *monthName = { "Jan", "Feb", "Mar", "Apr", "May", "Jun", "Jul", "Aug", "Sep", "Oct", "Nov", "Dec" }; tmElements_t tm; void setup() { bool parse=false; bool config=false; // get the date and time the compiler was run if (getDate(__DATE__) && getTime(__TIME__)) { parse = true; // and configure the RTC with this info if (RTC.write(tm)) { config = true; } } Serial.begin(9600); while (!Serial) ; // wait for Arduino Serial Monitor delay(200); if (parse && config) { Serial.print("DS1307 configured Time="); Serial.print(__TIME__); Serial.print(", Date="); Serial.println(__DATE__); } else if (parse) { Serial.println("DS1307 Communication Error:-{"); Serial.println("Please check your circuitry"); } else { Serial.print("Could not parse info from the compiler, Time=\""); Serial.print(__TIME__); Serial.print("\", Date=\""); Serial.print(__DATE__); Serial.println("\""); } } void loop() { } bool getTime(const char *str) { int Hour, Min, Sec; if (sscanf(str, "%d:%d:%d", &Hour, &Min, &Sec) != 3) return false; tm.Hour = Hour; tm.Minute = Min; tm.Second = Sec; return true; } bool getDate(const char *str) { char Month; int Day, Year; uint8_t monthIndex; if (sscanf(str, "%s %d %d", Month, &Day, &Year) != 3) return false; for (monthIndex = 0; monthIndex < 12; monthIndex++) { if (strcmp(Month, monthName) == 0) break; } if (monthIndex >= 12) return false; tm.Day = Day; tm.Month = monthIndex + 1; tm.Year = CalendarYrToTm(Year); return true; }

Загружаем данную скетч в контроллер Arduino (время берется с ОС), открываем «Мониторинг порта»

Программа
В библиотеке есть еще один пример, открыть его можно DS1307RTC «Файл» —> «Примеры» —> «DS1307RTC» —> «ReadTest»

/* Тестирование производилось на Arduino IDE 1.6.12 Дата тестирования 23.11.2016г. */ #include // Подключаем библиотеку Wire #include // Подключаем библиотеку TimeLib #include // Подключаем библиотеку DS1307RTC void setup() { Serial.begin(9600); // Устанавливаем скорость передачи данных while (!Serial) ; // Ожидаем подключение последовательного порта. Нужно только для Leonardo delay(200); // Ждем 200 мкс Serial.println("DS1307RTC Read Test"); // Выводим данные на последовательный порт Serial.println("-------------------"); // Выводим данные на последовательный порт } void loop() { tmElements_t tm; if (RTC.read(tm)) { Serial.print("Ok, Time = "); print2digits(tm.Hour); Serial.write(":"); print2digits(tm.Minute); Serial.write(":"); print2digits(tm.Second); Serial.print(", Date (D/M/Y) = "); Serial.print(tm.Day); Serial.write("/"); Serial.print(tm.Month); Serial.write("/"); Serial.print(tmYearToCalendar(tm.Year)); Serial.println(); } else { if (RTC.chipPresent()) { Serial.println("The DS1307 is stopped. Please run the SetTime"); Serial.println("example to initialize the time and begin running."); Serial.println(); } else { Serial.println("DS1307 read error! Please check the circuitry."); Serial.println(); } delay(9000); } delay(1000); } void print2digits(int number) { if (number >= 0 && number < 10) { Serial.write("0"); } Serial.print(number); }

Загружаем данную код в контроллер Arduino, открываем «Мониторинг порта»